本發(fā)明涉及高速鐵路設(shè)計(jì)方法，特別涉及一種基于“交點(diǎn)法”的高速鐵路相鄰線路平面設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

“交點(diǎn)法”是指通過交點(diǎn)資料進(jìn)而得到鐵路線路平面各主點(diǎn)設(shè)計(jì)值，所以要得到鐵路線路平面的主點(diǎn)設(shè)計(jì)值，關(guān)鍵在于獲得線路的交點(diǎn)資料?；凇敖稽c(diǎn)法”設(shè)計(jì)多條相鄰鐵路線路以及檢測既有鐵路線路平面參數(shù)中，傳統(tǒng)的方法是對(duì)高速鐵路相鄰線路的每個(gè)曲線平面坐標(biāo)進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，需要逐個(gè)輸入每條線路的交點(diǎn)資料和曲線資料，最終才能生成相鄰線路的平面資料。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算方法的缺陷在于：對(duì)于多條長的相鄰線路，曲線眾多，曲線線路的設(shè)計(jì)與計(jì)算過程操作頻繁，數(shù)據(jù)庫的整合過程復(fù)雜，嚴(yán)重影響設(shè)計(jì)效率；二是相鄰線路之間存在緊密聯(lián)系，重復(fù)進(jìn)行相鄰線路平面設(shè)計(jì)時(shí)，之后需要根據(jù)圖例要求進(jìn)行大量重新調(diào)整。所以，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法操作步驟繁瑣、數(shù)據(jù)交換少、數(shù)據(jù)無法共享甚至出錯(cuò)，諸多影響了高速鐵路相鄰線路的平面設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)傳統(tǒng)高速鐵路相鄰線路平面設(shè)計(jì)方法存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于“交點(diǎn)法”的高速鐵路相鄰線路平面設(shè)計(jì)方法，其目的在于通過高度整合高速鐵路相鄰線路平面設(shè)計(jì)的各項(xiàng)功能需求，采用批量導(dǎo)入以及批量設(shè)置一條線路的原始交點(diǎn)資料，實(shí)現(xiàn)了原始線路交點(diǎn)資料充分共享、設(shè)計(jì)步驟顯著簡化、設(shè)計(jì)成果精確高效等要求，適用于雙線或多線以及改建既有鐵路的平面設(shè)計(jì)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的基于“交點(diǎn)法”的高速鐵路相鄰線路平面設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟：

步驟1：步驟1：確認(rèn)一條已知鐵路線路a，包括線路設(shè)計(jì)的交點(diǎn)資料，交點(diǎn)資料涉及各交點(diǎn)的坐標(biāo)及對(duì)應(yīng)的曲線長、曲線切線長、圓曲線半徑、緩和曲線長、相鄰直緩點(diǎn)和緩直點(diǎn)的方位角；

步驟2：確認(rèn)線路a的相鄰線路b，已知線路a和線路b的距離為常數(shù)；

步驟3：求解相鄰線路中某一交點(diǎn)jd2與已知線路中對(duì)應(yīng)交點(diǎn)jd1的距離d及連線的方位角

步驟4：計(jì)算相鄰線路中交點(diǎn)jd2的坐標(biāo)(x2,y2)；

步驟5：根據(jù)線路a的交點(diǎn)資料與線路b中交點(diǎn)jd2的坐標(biāo)以及線路的構(gòu)成特點(diǎn)，求得相鄰線路中交點(diǎn)jd2對(duì)應(yīng)的主點(diǎn)信息；

步驟6：重復(fù)步驟3-步驟5直至求出相鄰線路b中所有交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的主點(diǎn)信息為止。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:較之我國現(xiàn)行的傳統(tǒng)相鄰鐵路線路的設(shè)計(jì)方法，本發(fā)明不受鐵路線路長短和曲線個(gè)數(shù)影響，可快速實(shí)現(xiàn)相鄰鐵路線路的平面設(shè)計(jì)，適用于雙線與多線鐵路的平面設(shè)計(jì)；具有自動(dòng)化程度高、通用性好、高效等特點(diǎn)，因而具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖；

圖2為本發(fā)明的設(shè)計(jì)圖；

圖3為本發(fā)明基于相鄰線路交點(diǎn)求解另一交點(diǎn)平面坐標(biāo)示意圖；

圖4為本發(fā)明線路在全局坐標(biāo)系與切線坐標(biāo)系下的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

如圖1-圖4所示，一種基于“交點(diǎn)法”的高速鐵路相鄰線路平面設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟：

步驟1：確認(rèn)一條已知鐵路線路a，包括線路設(shè)計(jì)的交點(diǎn)資料，交點(diǎn)資料涉及各交點(diǎn)的坐標(biāo)及對(duì)應(yīng)的曲線長、曲線切線長、圓曲線半徑、緩和曲線長、相鄰直緩點(diǎn)和緩直點(diǎn)的方位角和；

步驟2：確認(rèn)線路a的相鄰線路b，已知線路a和線路b的距離為常數(shù)s，根據(jù)線路a的交點(diǎn)資料及線路構(gòu)成特點(diǎn)，可以得到線路b中各交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的曲線長、曲線切線長、圓曲線半徑和緩和曲線長；

步驟3：求解相鄰線路b中某一交點(diǎn)jd2與已知線路中對(duì)應(yīng)交點(diǎn)jd1的距離d及連線的方位角計(jì)算公式如下所示：

式中：s為已知線路a和線路b的距離，為常數(shù)；α和β為已知線路a中與交點(diǎn)jd1對(duì)應(yīng)的直緩點(diǎn)(zh點(diǎn))和緩直點(diǎn)(hz點(diǎn))的方位角；

其中，jd1與jd2連線的方位角求解步驟如下：

首先確定線路的旋向，線路分為左旋與右旋兩種情況；

其次確定已知線路為左線還是右線，若已知線路a為左線，則線路b為右線，稱為左線推右線，反之線路a為右線，則線路b為左線，稱為右線推左線；

最后確定線路a上與交點(diǎn)jd1對(duì)應(yīng)的直緩點(diǎn)(zh點(diǎn))和緩直點(diǎn)(hz點(diǎn))的方位角為α和β的大小關(guān)系；

綜合上述幾種情況，求解公式如下所示：

線路左旋時(shí)，線路a為左線，則線路b為右線，即左線推右線：

當(dāng)β＜α?xí)r，

當(dāng)β＞α?xí)r，

線路左旋時(shí)，線路a為右線，則線路b為左線，即右線推左線：

當(dāng)β＜α?xí)r，

當(dāng)β＞α?xí)r，

線路右旋時(shí)，線路a為左線，則線路b為右線，即左線推右線：

當(dāng)β＞α?xí)r，

當(dāng)β＜α?xí)r，

線路右旋時(shí)，線路a為右線，則線路b為左線，即右線推左線：

當(dāng)β＞α?xí)r，

當(dāng)β＜α?xí)r，

上述公式中：α和β分別為線路a上與交點(diǎn)jd1對(duì)應(yīng)的直緩點(diǎn)(zh點(diǎn))和緩直點(diǎn)(hz點(diǎn))的方位角；

步驟4：計(jì)算相鄰線路中交點(diǎn)jd2的坐標(biāo)(x2,y2)；計(jì)算公式如下：

式中：x1、y1為線路a中與交點(diǎn)jd2對(duì)應(yīng)的交點(diǎn)jd1的坐標(biāo)，d為jd1與jd2之間的距離，為jd1與jd2連線的方位角；

步驟5：根據(jù)線路a的交點(diǎn)資料與線路b中交點(diǎn)jd2的坐標(biāo)以及線路的構(gòu)成特點(diǎn)，求得相鄰線路中交點(diǎn)jd2對(duì)應(yīng)的主點(diǎn)信息；即zh(直緩)點(diǎn)、hy(緩圓)點(diǎn)、yh(圓緩)點(diǎn)和hz(緩直)點(diǎn)在全局坐標(biāo)系下的平面坐標(biāo)，具體步驟如下：

步驟5.1、計(jì)算線路b中zh(直緩)點(diǎn)坐標(biāo)：

式中:xzh、yzh為線路b中zh點(diǎn)在全局坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，t為曲線切線長，α為線路a中zh點(diǎn)的方位角，x2、y2為線路b交點(diǎn)在全局坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；

步驟5.2、計(jì)算線路b中zh(直緩)點(diǎn)坐標(biāo)：

式中，xhz、yhz為線路b中hz點(diǎn)在全局坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，θ為前后夾直線的偏角，t為線路b中與交點(diǎn)jd2對(duì)應(yīng)的曲線切線長，α和β分別為線路a中與交點(diǎn)jd1對(duì)應(yīng)的直緩點(diǎn)和緩直點(diǎn)的方位角，其與線路b中交點(diǎn)jd2對(duì)應(yīng)的直緩點(diǎn)和緩直點(diǎn)的方位角相等。

其中：當(dāng)線路右偏時(shí)，式中“±”取“+”，左偏時(shí)式中“±”取“-”。

步驟5.3、計(jì)算相鄰線路b中hy點(diǎn)、yh點(diǎn)在全局坐標(biāo)系下的平面坐標(biāo)：

1)以線路b中zh點(diǎn)(或hz點(diǎn))為坐標(biāo)原點(diǎn)，zh點(diǎn)的切線為x軸，過原點(diǎn)垂直于x軸的直線為y軸建立切線坐標(biāo)系，切線坐標(biāo)系下前緩和曲線上任意里程點(diǎn)的坐標(biāo)(x'，y')為：

式中：c為三次拋物線的參數(shù)(常數(shù))，c＝r·l1，l1為交點(diǎn)jd2對(duì)應(yīng)的緩和曲線長；lc為緩和曲線上任意一點(diǎn)的弧長(m)，β'為切線偏轉(zhuǎn)角；

2)計(jì)算在切線坐標(biāo)系中緩和曲線上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)(x'，y')在全局坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，計(jì)算公式為：

式中：α'為(x'，y')在全局坐標(biāo)系下的方位角，β'為(x'，y')切線偏轉(zhuǎn)角，αzh為zh點(diǎn)的方位角，γ為zh點(diǎn)與(x'，y')連線相對(duì)于zh點(diǎn)切線的偏轉(zhuǎn)角，(nzh,ezh)為zh點(diǎn)在全局坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，當(dāng)線路右偏時(shí)，式中“±”取“+”，線路左偏時(shí)，式中“±”取“-”；

3)求線路b中hy點(diǎn)在切線坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(xhy,yhy)為：

式中：l1為交點(diǎn)jd2對(duì)應(yīng)的緩和曲線長；

4)根據(jù)(xhy,yhy)，可得hy點(diǎn)在全局坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為

式中,βhy為(xhy,yhy)在全局坐標(biāo)系下的方位角，(nhy,ehy)是hy點(diǎn)在全局坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，r為圓曲線半徑，線路右偏時(shí)，nhy取“-”，ehy取“+”，反之線路左偏時(shí)nhy取“+”，ehy取“-”，其中xhy，yhy分別為hy點(diǎn)在切線坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。

5)計(jì)算線路b中圓曲線段的圓心在全局坐標(biāo)系下的坐標(biāo)：

式中，(n0,e0)為圓心o在全局坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，r為圓曲線半徑，βhy為hy點(diǎn)在切線坐標(biāo)系下的切線角，線路右偏時(shí)，式中“±”取“+”，線路左偏時(shí)，式中“±”取“-”。

6)計(jì)算線路b中yh點(diǎn)在全局坐標(biāo)系下的坐標(biāo)：

式中，線路右偏時(shí)，nyh取“+”，ehy取“-”，反之線路左偏時(shí)nhy取“-”，ehy取“+”；

步驟6：重復(fù)步驟3-步驟5直至求出相鄰線路b中所有交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的主點(diǎn)信息為止。

上述實(shí)施例僅僅是清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里也無需也無法對(duì)所有的實(shí)施例予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。